干涉条纹图象变异条纹族间距的自动确定方法

干涉条纹图象是无损检测领域中广泛应用的一类图象，实现计算机自动处理干涉条纹对于工业检测自动化具有重要意义。干涉条纹分析中的一个重要步骤是确定条纹族的间距。传统的确定条纹间距的方法对于变异条纹族而言其计算精度不是很高。本文提出了一种新的条纹族间距确定方法－基准线条纹间距计算法，可以高精度地确定变异条纹族的间距。     

用于条纹像距离提取的迭代加权质心方法

条纹阵列探测激光雷达具有测距精度高、作用距离远、探测景深宽和数据更新率高等显著优点,已被广泛应用于地形测绘、海岸带监测、城市三维重构、森林生态研究等领域中。传统的信号鉴别方法在回波信号距离提取过程中存在一定的局限性,影响了条纹阵列探测激光雷达的距离分辨能力和目标识别能力。针对这一问题在处理条纹图像时引入了一种迭代加权质心算法,讨论了该算法在质心定位中的独特优越性,结合条纹阵列探测激光雷达的信号分布特征确定了该算法中关键参数的选取。利用该算法在1.4 km的作用距离下获得了具有清晰边界特征的目标距离像,有效抑制了距离提取过程中产生的边界模糊效应,显著提升了系统的细节分辨能力,相比于传统的质心算法,测距精度提高了17%。     

改进U-Net的光条纹分割算法

针对传统基于线结构光的视觉测量系统存在光条纹分割精度低的问题,提出了一种改进U-Net的光条纹分割算法。改进算法使用VGG16的卷积池化层代替U-Net编码块中的卷积池化层,在U-Net编-解码层间的跳连接中引入坐标注意力机制,在U-Net编码块末端接入金字塔池化模块,采用Dice函数和交叉熵函数的组合作为网络的损失函数,解决了光条纹占比失衡问题。基于线结构光测量原理,设计了工件尺寸测量系统。实验结果表明：改进U-Net算法的平均像素准确度（mpa）为95.61%,平均交并比（mIoU）为89.73%,均高于其他对比算法;工件测量尺寸的绝对误差小于0.1 mm,相对误差小于1%,重复精度小于0.2%,满足工件的检测要求。     

检测三次位相板的反射式计算全息图的占空比

为了在检测实验中获得最佳对比度的干涉条纹,从标量衍射理论出发,研究了条纹对比度和反射式计算全息图(CGH)占空比的函数关系.以检测三次位相板用的反射式Cr-玻璃CGH为例,计算了对比度最大为99.4%时CGH的占空比为0.5.我们采用电子束光刻技术制作了检测三次位相板的CGH.     

采用高斯波形近似的干涉型光纤光栅法布里-珀罗传感系统的可见度分析

两光纤布拉格光栅(FBG)的光谱失配会使其构成的光纤法布里-珀罗(FFP)传感系统的干涉条纹可见度降低,从而影响探测性能。基于弱反射率FBG反射谱的高斯波形近似,推导了光谱失配引起的可见度变化表示式。实验测量了干涉型FFP传感系统的可见度曲线,对理论分析进行了验证。研究表明,反射谱旁瓣对光谱失配引起的可见度变化有重要影响。从光谱匹配的角度,采用高斯切趾光栅的FFP传感系统优于普通均匀光栅的系统。     

超快荧光光谱的光谱特性和时间特性的研究

飞秒脉冲激光器和时间分辨率优于 2ps的条纹相机相结合测量超快荧光光谱的光谱特性和时间特性 ,分析了荧光光谱的产生 ,给出了时间分辨荧光光谱的测量 ;实际测量了一种有机光盘存储记录材料偶氮染料掺杂薄膜的时间分辨荧光光谱和荧光寿命。     

基于基因算法的激光干涉计量精度的提高

提出一种基于改进的基因算法的提高激光干涉CCD计量精度的数据处理方法，并将该方法与传统基因算法作余弦曲线拟合以及最小二乘法作二次曲线拟合进行比较。结果表明，用改进的基因算法优化，不但解决了CCD光学干涉计量中像素尺寸以及图像采集卡空间量化误差对测量精度的影响，而且解决了目标函数多极值问题，从而干涉条纹可获得高于光敏像素级定位精度。最后将干涉条纹的光强精确地拟合出来，讨论曲线拟合误差，表明该算法具有很好的鲁棒性和自适应能力。     

高速三维测量系统及其在水晶内雕中的应用

提出了一种采用DMD的高速三维测量系统,实现三维实物的高速、高分辨率扫描,降低了对被测对象的运动状态要求。然后利用Ball-pivoting算法实现三维表面重构,最后将利用激光内雕机实现水晶内雕三维输出。实验中高速三维测量系统的测量速度达到90fps,成功实现了人脸三维数据的采集及水晶内雕成品制作。高速三维扫描系统为动态真实物体个性化水晶内雕的推广普及提供了有效的技术手段。     

基于Talbot-Moiré法测量透镜焦距的莫尔条纹的图像处理

利用Ronchi光栅的Talbot效应和Moiré条纹测量了长焦透镜焦距,并根据焦距与莫尔条纹斜率之间的定量关系可求得透镜焦距.为获得条纹斜率,用CCD采集莫尔条纹图像后,利用数学形态学滤波方法进行图像滤波平滑等预处理,有效地增强了图像的对比度.通过二值化、细化获得单像素宽连通的条纹,通过对条纹进行标记,为条纹斜率的直线拟合计算提供了可靠的数据,采用这些数据计算的焦距的误差为0.10%.     

基于Talbot-Moiré法测量透镜焦距的CCD亚像素标定技术

利用Ronchi光栅的Talbot效应和Moiré条纹测量长焦透镜焦距,根据焦距与莫尔条纹斜率之间的定量关系可求得透镜焦距.分别采用Canny算子和形态学方法对光栅的栅线中心进行像素级定位,再用高斯曲线拟合对其进行亚像素定位.经过对标准条纹的标定,验证了该方法的条纹中心定位误差小于0.1个像素.采用光栅作为系统的自基准对CCD像素当量进行了亚像素标定,为条纹斜率和宽度的计算提供了可靠的测量基准,经过计算,采用这些数据计算的焦距误差为0.10%.